复合式坐标测量技术在模具测量中的应用

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1、一标测量在精密模具加工中姚用．能觚燃辚蕊麓未万方数据复合式坐标测量技术在模具测量中的应用赵政康赵施奈德博士测量技术(青岛)有限公司(山东青岛266071)【摘要】介绍了复合式坐标测量技术的应用实例，以及选择坐标测量仪时应注意的一些问题。关键词：复合式坐标测量；接触式坐标测量；无接触式坐标测量：测量软件模具制造过程是使用模具的技术图纸所规定的原材料，首先按照模具的技术图纸的轮廓尺寸及精度进行加工，然后根据试模所得的制件对模具进行调整和修改。而对模具制造而言，最难的往往在于试模以后所做的那部分修改工作。修改工作所需的时间往往可与其前期工作时间相当

2、或更长。这就是为什么模具制造商往往能在很短时间内进行第一次试模，然而，却迟迟不能将模具完全制造完毕而交付使用的主要原因。因而为缩短模具制造，特别是交货时间，应当尽可能减少模具的修改时间，争取达到“一次试模成功”。模具的优劣取决于模具设计及模具的制造。模具的设计由于现在有功能强大的设计软件，如：UG、Solidwork、Pro／E等三维设计软件，一般能够保证其设计的准确性。然而，正确的设计最终还要通过制造来实现的。即使设计正确合理，若模具的加工不能达到图纸所规定的要求，也不能得到合格的模具。在制造中，模具的型芯型腔与导柱导套的匹配可能出现偏差。

3、在模具的型芯型腔轮廓多为三维轮廓，其加工成型工艺，除了应用CNC加工中心进行三维加工之外，很多镶件和局部的曲面要通过电极在电脉冲上加工成形。电极加工的质量和非标准的曲面质量成为模具质量的关键。因此要想知道所制造的模具是否达到图纸的要求，模具的准确测量是必不可少的。模具的精密测量大多属于轮廓测量的范畴，例如：长度测量(长度、间距、半径、直径等)、位置测量(即从基准面或基准元素与某一轮廓元素的位置等)、形状(包括立体形状、平面轮廓形状等)，以及它们的公差(形位公差等)、表面粗糙度等。除表面粗糙度以及某些特别精密的公差必须用特殊仪器，例如：粗糙度仪

4、、轮廓仪等测量外，其余的轮廓尺寸均可使用坐标测量仪测量。目前，模具的轮廓测量多使用三坐标测量机。三坐标测量机以其高精度、高柔性、以及优异的数字化能力，成为现代制造业、尤其是模具工业质量保证的重要手段。然而，三坐标测量机由于其接触式的测量原理，为避免触头损伤，很少用来测量毛坯件，多用于成品测量。而且，由于接触式触探系统在触探后，必须有一个退位空间，因此，其测量速度较慢，而且不适合于测量小孔、窄缝及粗加工表面。复合式坐标测量技术也称为多感应头(Multi—Sensor)坐标测量技术，是在无接触坐标测量仪技术发展起来的。无接触坐标测量技术一般是指以

5、光学影像技术(如：投影技术及显微技术)为基础而发展起来的光学坐标测量技术。测件的光学影像可通过测精度，从基准上提高了加工的精度；另一方面可以对工序加工中的尺寸实时进行在机检测，然后根据实测的加工结果直接对工序加工余量进行补偿，从而有效的提高工件的加工精度和机床的加工能力，大大缩短修模环节进而缩短加工周期，减少企业在质量、工时及原料方面投入的成本。目前，在机测量技术(见图15)已经发展成为以模具行业为典型的制造业界广为流行的一种低成本高回报的过程控制手段。图15模具加工在机测量海克斯康旗下的在机测量系统来自德国m&h品测头、对刀仪系统，同时，还

6、可以配备不同类型的测量牌，该品牌具备当今领先的红外机床测头、无线电机床软件，满足单机、网络、简单以及综合的测量需求。《西《模具制造}2009年第7期·5·一A～嘉善天艺科技有限公司o@o—o@oooo电雩057u圭N口协Ⅵu。口一H耐ttp⑤．／／www．新nice徽躲菇煞丢．三坐标测量在精密模具加工中的应用．万方数据件轮廓在透射光中的黑白影像，或测件表面在表面光照射下所反射的表面影像而得。在测量时，测量触探系统不与测件接触，经通过对测件的光学影像进行分析，而得出测件的轮廓数据。故而称为无接触坐标测量技术。无接触坐标测量由于其在测量时触探系统

7、与工件无接触，因而，不但可以保持很高的测量速度，并且可以测量小孔、窄缝、及粗加工表面。原理上讲，使用影像处理的测量方法取的点为无穷小点，无需对触探的形状(如：接触式触探系统的测球的直径及轮廓度)进行校正，并且，无影响三坐标测量精度的测杆弯曲问题，因而，无接触测量可以具有很高的测量精度。测点的坐标值是通过测台运动的数显系统而获得的。因此，只要测量仪器的3-I"轴(X、y、Z)上各自装备有数显机构，则所得测点的坐标值即为空间坐标值(即所谓的三坐标值)。由此可得测件的空间轮廓元素。然而，由于光学影像为平面影像，因此，光学无接触坐标测量仪多使用在二维

8、(通常为xY)坐标平面的测量。第三个坐标(通常为聚焦轴坐标，即：Z坐标)在纯光学的情况下，只能通过聚焦方法来获得。通常需要测取第三的坐标的点均位于测件的表面。因此，